致冷機組的監控的製作方法
2023-06-10 02:30:01
專利名稱：致冷機組的監控的製作方法
技術領域：
本發明涉及對一個系統中幾個獨立致冷機組的同步控制，該系統正通過共用的供液和回液管道處理已冷卻的致冷劑;本發明尤其涉及對若干不同致冷機組的控制，其中每個致冷機組都有其自己相應的專用控制單元。
一個共用冷卻劑環路上的多臺致冷器幾乎同時接受到相同的輸入冷卻劑溫度。致冷器一般亦要求其排出冷卻劑維持在同一溫度。這便使得各臺致冷機組在同一時刻啟動或停止其壓縮機。這樣就導致了為了獲得冷卻了的冷卻劑，原先認為必須消耗幾倍的電能和過量的壓縮機循環，現在不必要了。在這方面，擁有其特定壓縮機級和控制單元的每臺獨立的致冷機組，試圖使達到所需冷卻所必需數量的壓縮機級工作，而不管在其它方面將發生什麼問題。這樣通常將產生過度的反應。
為此需要一個控制系統，它允許單獨的受控制的單元能提供正常的控制功能，而能同時監視和控制這些單獨的致冷機組，以便將排出的冷卻劑溫度維持在一個預定程度上。
本發明提供一種方法對獨立的致冷器控制單元施加需用限量，由此，獨立控制單元不能簡單地啟動或不啟動壓縮機級。在此情況下對各單獨單元所要求的冷量需超過時，總控制系統便選擇一個或幾個單獨單元接受此變化，因此，增加或減少壓縮機的級數。
有關需用限量是否改變的決定是某些計算控制參數的一個函數，這些參數包括經過冷卻/深冷的冷卻劑溫度與所需溫度之間的誤差，以及該溫度差的時間周期和變化率。當超出上述誤差和誤差率所要求的限量時，將改變獨立致冷器單元的需用限量。當一個需用限量的變化被認可時，將設定一個定時器來測量在一個預定時間內是否發生壓縮冷量變化。在預定時間內不發生冷量變化的情況下，所選其中發生變化的致冷機組將視為不合格的。否則，所選致冷機組將視為根據所要求的變化，增加或減少壓縮級的最後一臺裝置。以後當選擇下一臺致冷機組接收需用限量變化時，將用到這些特徵。
圖1表示多個單獨被控制的致冷機組，每臺裝置具有多個設置其中的壓縮機級，後者可以由能與單獨控制的致冷機組接口的監控系統啟動;
圖2是駐留於圖1所示監控系統內的整個軟體控制程序框圖;
圖3是讀取和存儲圖1所示每個致冷機組所用信息，以及定義整個系統初始條件的軟體程序框圖;
圖4是計算當前運行的致冷器數，並讀取其工作冷量參數的軟體程序框圖;
圖5是向圖1所示致冷機組發送需用限量和溫度設定值的軟體程序框圖;
圖6是計算用於圖1所示致冷機組構成的整個系統的某些系統參數的軟體程序框圖;
圖7是根據圖1所示監控系統指令的變化，檢驗在致冷器裝置中是否已發生變化的軟體程序框圖。
圖8A和圖8B是選擇下一個致冷機組的軟體程序框圖，其中壓縮級或增加或消除;
圖9A至9C構成一個軟體程序框圖，它計算或者定義用以認可一或多臺致冷機組需用限量變化的參數;以及圖10是根據圖9所示軟體程序，計算所選致冷機組需用限量變化的子程序框圖。
參見圖1，其中表示一組致冷機組10、12和14及其冷卻劑回流管道16和供液管道18。儘管可以理解，系統採用其它冷卻劑同樣能夠相當好地工作，但在下文中仍將把冷卻劑稱為冷卻水。每臺致冷器裝置都包括單獨的壓縮機級。諸如用於致冷機組10的壓縮機級20、22和24，它們可以單獨由一個單元控制器，例如用於致冷機組10的控制器26啟動。根據同樣方式，也可以由用於致冷機組12的一個單元控制器28，以及用於致冷機組14的一個單元控制器30啟動壓縮機級。為了對各個致冷器進行適當的局部控制，每個單元控制器都監視管道18a、18b或18c內的冷卻水溫度。為了達到所需的供水溫度，局部控制可以根據任何已知的控制器方法啟動或不啟動壓縮機。除了控制各個致冷機組以外，每個單元控制器還通過通信總線34與系統控制器32通信。系統控制器32通過總線34接收來自每臺控制器單元的局內單元控制器信息，諸如致冷器狀態、裝置冷量以及現有冷量。系統控制器還接收來自用戶接口36、與整個致冷器系統有關的某些信息。這種信息包括加到每個致冷器控制單元的系統內的致冷機組數，冷卻劑或冷卻水設定值，整個系統需用限量，以及最小排出冷卻水控制點溫度。系統控制器還從用戶接口36接收有關每臺控制器單元的信息，包括用於每個單元控制器的特定地址，有效冷量以及壓縮控制的級數。系統控制器最終接收從冷卻水供水傳感器38讀得的一個冷卻水供水溫度，以及從冷卻水回流傳感器40讀得的一個冷卻水回流溫度。
參見圖2，它一般說明控制系統32內響應於上述輸入的程序控制。顯然，這種程序控制駐留於具有足夠的存儲器和處理速度、以執行程序控制的計算機內。該程序控制從子程序44開始，它讀取在用戶接口36輸入的數據，並使某些變量值(以後將用到)初始化。程序流程進入到子程序46，從單元控制器26、28和30取出運算數據，並計算實際運行的致冷器數。接下來將初始需用限量和排出冷卻水控制值傳送到每個控制單元。由每臺控制單元所提供的初始需用限量不能啟動足夠數量的壓縮機級來滿足冷卻水控制點。不過，致冷器仍將試圖使其相應的排出冷卻水溫度維持在控制點，而不超出其相應的需用限量。步驟50簡單地判定是否有多於一臺的致冷器裝置運行。在否定的情況下，控制程序回到子程序46。這就允許單獨運行的致冷器在其單元控制器的控制下運行，以維持所需的冷卻水溫度。
再參見步驟50，在啟動多於一臺的致冷機組的情況下，程序進入子程序52，以從傳感器38讀取冷卻水供水溫度，以及從傳感器40讀取冷卻水回流溫度。之後，程序在步驟54中判斷致冷器是否已經響應於有關壓縮冷量變化方面的前面任何指令。如果變化仍然未定，程序如步驟56所示那樣返回到子程序46。
在系統變化未定的情況下，程序進入子程序58，選擇致冷器「增加」或「減少」壓縮級。這取決於對用於每臺致冷機組的若干條件的檢查，有關子程序58將在以後描述。確定致冷器已改變後，程序進入子程序60，計算可變容量比例(CAPRATIO)。以後將詳細解釋，對用於冷量比例的計算值存在若干優勢條件，它將導致用於該變量的任意設定。在任何情況下，程序將進入子程序62，如果改變依序由確定的量比例值定義，則程序將改變所選致冷器的需用限量。一旦這種情況發生，程序將返回並再次執行子程序46-62。顯然，這些步驟將每隔15秒重複一次。
參見圖3，以下將說明包括圖2所示系統構成程序44的步驟。該程序從步驟66開始，其中，從用戶接口36讀取致冷器數N_CHIL，系統冷卻水設定值CHWSPT，系統需用限量DLM，以及最小排出冷卻水控制值MINLCHW。由於圖1中有3個致冷器，故N_CHIL將等於3。然而，系統中的致冷器數顯然可以有意地增加。系統冷卻水設定值CHWSPT將設定在經致冷器10-14冷卻後，冷卻劑所達到的溫度。這一溫度將最終被冷卻水供水傳感器38感應。
系統需用限量DLM是每個致冷機組的壓縮冷量的最大百分比冷量，此壓縮冷量可以由系統的單元控制器確定。最小排出冷卻水控制值MINLCHW，將設置在每臺致冷單元所允許的冷卻劑最小排放值上，單位為華氏F度。
下一步驟68是從用戶接口36讀取用於每個單獨致冷器控制單元26到30的某些數值。它包括讀取用於單獨控制單元的致冷器地址CHLRADDR，有效的致冷器冷量CHLCAP，以及用於每個特定單元控制器的壓縮器級數NUM_STEP。
下一個步驟70是使用於圖2所示剩餘程序中的幾個變量初始化。這些變量包括冷卻水供水溫度CHWSTEP，它設定等於系統的被冷卻水設定值CHWSPT。下列變量將設定等於零ERROR，ERR_SUM，CAPRATIO，NEXTDROP，NEXTADD，UNITCAP。以及NEXTCHLR。
參見圖4，用於計算致冷器數的程序現在開始運行。該程序在步驟72通過將一個變量N_RUN置於零而開始，然後在步驟74開始進入循環環路，其中，在步驟76讀取從1至N_CHIL的每個致冷器作為致冷器狀態CHL_STCHLR，可以使用的給定致冷機組的壓縮冷量百分比單元UNITCAPCHLR，以及可變壓縮器冷量百分率，用AVAILCAPCHLR表示。當對給定的致冷單元不能成功地讀出這些值時，將在步驟78和80中兩次嘗試讀取這些數值的每一個。在連續第三次未能讀取給定的致冷機組控制器的情況下，在步驟82中，設定該致冷器的狀態CHL_STCHLR等於COMFAIL，並置百分比單位冷量UNITCAPCHIR和可變冷量AVAILCAPCHLR等於零。如果每個致冷器狀態CHL_STCHLR(它被成功地讀取)等於「開機(ON)」或「重新起動(RESTART)」，變量N_RUN在步驟86中加1。這將導致N_RUN最終存儲一個致冷器量，該致冷器通過步驟88確定的末段程序運行。
參見圖5，以下詳細說明用於每個致冷器的、用以發送需用限量和冷卻水排放控制值的程序。可見，它是圖2所示的程序48。該程序由步驟90開始，它定義一個下標變量CHLR，該變量由1增加到N_CHIL。該下標變量用以識別給定致冷器的某些參數，它將按以下所述的方法處理。如果在步驟92中N_RUN表示有一臺或沒有致冷器實際運行，則在步驟94中，每臺致冷器的實際需用限量CHL_DLMCHLR等於系統需用限量DLM和每臺致冷器的冷卻水排放控制值LCWCTLPTCHLR等於冷卻水設定值CHWSPT。接下來，將把這些數值寫入步驟96標誌之一的相應的控制單元內。在有多於一臺的致冷器運行的情況下，將在步驟92至98外確定另外一條路徑。在步驟98中，每臺致冷器的冷卻水排放控制值LCWCTLPTCHLR將設定等於最小冷卻水排放控制值MINLCHW。該最小冷卻水排放控制值實際上將不同於冷卻水設定值CHWSPT。在這方面，最小冷卻水排放控制值MINLCHW將是一個人為較低的值，事實上它不可能通過工作於初始設定的需用限量CHL_DLMCHLR下的致冷器來達到該數值。該用於每臺致冷器的低值MINLCHW和需用限量CHL_DLMCHLR的組合，允許系統控制器32監督致冷器裝置中壓縮機的增加或減少，所用方式將在以下詳細描述。
現在，程序進入步驟100、102和104，檢查某些控制參數。這些控制參數是CAPRATIO、NEXTDROP和下標變量CHLR。在步驟70中可見，變量CAPRATIO與NEXTDROP將進行初始化，其值為零。另一方面，對圖1所示的三臺致冷器10、12和14而言，下標變量CHLR將取1、2和3的遞次值。這將使程序立即進入步驟106，每臺編號的致冷器允許在初始條件下置用於每臺致冷器的需用限量等於該致冷器的百分比單位冷量。可見，該百分比單位冷量是正在使用的致冷器單元的百分比壓縮冷量。在步驟106中定義的特定的需用限量以及在步驟98中定義的冷卻水排放控制值將在步驟96中寫入確定的致冷器控制單元中。該程序將循環至步驟108，並增加下標變量CHLR，直至所有致冷器控制單元都有其在步驟96中定義的需用限量和冷卻水排放控制值。
參見圖6，詳細說明用於計算系統參數的程序52。在步驟110中冷卻水供水溫度CHWSTEMP保留為PRV_CHWS。接下來在步驟112和114中，從溫度傳感器38讀取冷卻水供水溫度CHWS，並保留為新的數值CHWSTEMP。接下來，在步驟116中計算平均冷卻水供水溫度AVG_CHWS，它是當前在步驟114中讀取的冷卻水供水溫度以及原先在步驟110中讀取的冷卻水供水溫度的平均值。接下來，程序進入步驟118，並在變量PRVERROR中保留當前值ERROR。然後，程序計算平均冷卻水供水溫度AVG_CHWS與冷卻水設定值CHWSPT之差。可見，在步驟66中，CHWSPT是作為一個系統參數由用戶接口提供的。現在，在步驟122中，由程序計算誤差率ERR_RATE，它是當前在步驟120中計算的誤差與先前在步驟118中計算的誤差的差值乘以4。數字4的意義在於，圖2所示的整個程序每隔15秒運行一次，這樣，當前計算的誤差與先前計算的誤差之差乘以4將有效地提供一個誤差率，它用單位時間每分種表示。
接下來，在步驟124中，程序將確定用於含所有致冷器的系統的當前冷量。對每臺致冷器而言，將實際冷量CHL_CAP乘以百分比單位冷量UNITCAP與100的商，而從子程序46中可見，每臺冷卻器都有一個或為「開機」或為「重新起動」狀態。然後在步驟124中將每個致冷器的結果累加得到CUR_CAP。
現在，圖6所示的程序進入步驟126，並從傳感器40讀取冷卻水回流溫度CHWRT。接下來，在步驟128中計算變量RISE_KW。
參見步驟128，將步驟126中由傳感器40讀取的冷卻水回流溫度CHWRT與步驟116中計算得到的平均冷卻水供水溫度AVG_CHWS之差，除以步驟124中確定的、用於系統的計算所得當前冷量CUR_CAP。計算結果用每千瓦單位熱能的華氏溫度表示。該結果用以表示由系統運行的每個單元的冷卻冷量可以達到多少冷。
現在，程序進入步驟130，計算作為變量ERR_SUM的值，它是步驟122中計算得到的3倍誤差率ERR_RATE與步驟120中計算得到的誤差ERROR之和除以2，再加上前面的誤差量ERR_SUM。可見，由於在步驟70中，誤差和初始置於零，故該計算初始為誤差加上3倍誤差率的平均值。當程序繼續執行時，該步驟將最終成為與先前計算的誤差和成比例的一個積分或累加。
現在參見圖7，詳細說明圖2所示用以計算一種變化是否未定的程序54。該程序由一組步驟134和136開始，它們分別判斷CAPRATIO是大於、等於1(步驟134)還是小於、等於-1。如果CAPRATIO是以上邊界之間的任意值，則程序進入步驟138，並置變量OLDCAPNEXTCHLR等於由變量UNITCAPNEXTCHLP確定的致冷器的百分比單位冷量。可見UNITCAPCHLR是在步驟76中為每臺致冷器讀取的，因此它又是對於一給定致冷器是有用量。而在步驟138中初始選擇的特定百分比單位冷量，是下標NEXTCHLR的初始值所確定的冷量。由於NEXTCHLR的值初始置於零，這將意味著最初將選擇用於設想致冷器數為零的百分比單位冷量。用於該設想致冷器的百分比單位容量為UNITCAP。它在步驟70中定義為零。
再參見步驟134，如果CAPRATIO大於或等於1，則冷量增量未定。以下將對此作詳細解釋。然後，程序進入步驟140，並判斷為了增加一級壓縮而已選定的下一級致冷器的百分單位冷量是否增大了。通過判斷百分比單位冷量UNITCAPNEXTCHLR的值是否大於該致冷器原來的百分比單位容量OLDCAPNEXTCHLR加上百分之二。該百分之二值是任意選擇的，為了覆蓋任何可能的冷量規格，該數值可以從百分之二增加到百分之五十。
如果百分比單位冷量UNITCAPNEXTCHLR事實上已增加百分之二，以變量NEXTCHLR存儲的確定的致冷器數值在步驟142中以變量LASTADD存儲。參見下一步驟144，從中可見先前在步驟130中計算的ERR_SUM被設置等於零，如同它是一個變化的定時器變量CHGTIMER。後者是一個軟體時鐘，在時間上它將穩步地增加，這一點在以後將更為明顯。用於NEXTCHLR所確定的致冷器的需用限量將設置等於其百分單位冷量UNITCAPNEXTCHLR的數值。最後，一個變化未定的變量CHNGPNDG將設置等於「虛」的。程序將進入步驟138，並將最終實現的所確定的致冷器的百分比單位冷量設置等於用於該致冷器的「原有冷量」。
再次參見步驟140，如果在UNITCAPNEXTCHLR中的一個未定變化仍未發生，則在步驟146中檢驗變化的定時器時鐘變量CHGTIMER。允許UNITCAPNEXTCHLR中的變化在長至120秒那樣的一個周期中出現。如果變化的定時器未停止，程序進入步驟147，並置可變未定的CHGPNDG等於「真」的。此後，在步驟148中，程序將延遲15秒。在15秒延遲後，程序將經由步驟138退出，由步驟138完成原有的冷量計算。
參見圖2，在退出程序54後，判斷變化未定狀態。如果變化未定變量CHGPNDG等於「真」，程序返回子程序46，並在再次進入圖7所示的程序54前，再次執行子程序46至52。這種情況將繼續發生，直至變化的定時器在步驟146停止，或單位冷量已在步驟140中增加。當定時在單位冷量增加前停止，在步驟149中，從選擇合格中除去該致冷器，在程序經由步驟138退出前，在步驟150中置變量CHGPNDG等於虛的。再次參見圖2所示的步驟56，只要變量CHGPNDG為虛的，程序將不再執行變化未定環，返回到程序46。
再參見圖7中的步驟134，如果CAPRATIO不大於或等於1，程序進入步驟136，並確定CAPRATIO是否小於或等於-1。在確定為「是」的情況下，在由變量NEXTCHLR確定的致冷器中，冷量減小為未定，程序進入步驟152、154，並按前述在步驟140和142中與處理單位冷量變化有關的相同方式再次進入步驟144。在仍然發生減少的情況下，適當利用步驟146篤150，並根據前面所述的變化未定變量狀態採用步驟56和58。
參見圖8A，進一步說明圖2所示的程序58。該程序計算下一臺致冷器增加一級壓縮，以及下一臺致冷器減少一級壓縮。在這方面，在步驟160中置變量NEXTADD和NEXTDROP初始等於零。程序進入步驟162，確定下一臺致冷器增加一級。其是在步驟164中通過確認第一臺致冷器具有狀態「在運行」而實現的，而且，當在步驟166中確認時，也沒有百分之一百的有效冷量。象在步驟168中那樣，用LASTADD和LASTDROP表示致冷器最後減少一級冷量以及增加一級冷量。如果致冷器不能執行其最後的指令變化，在步驟170中，程序將最終排斥被視為不合格的任何致冷器。可見，一個致冷器如果在預定的時期內不能實現冷量變化，在步驟149中它可能被定為不合格。通過每個判斷框164至170的某一個致冷器，在步驟172中確定為增加一級壓縮的下一臺致冷器。通過將致冷器的數字CHLR存儲在變量NEXTADD中即可完成。
參見圖8B，步驟174確定了對每臺致冷機組的控制器的詢問，其目的是確定能減少一級壓縮的下一臺致冷器。步驟176判斷致冷器是否開著，步驟178判斷致冷器是否具有大於零的百分比單位冷量，而步驟180則判斷致冷器是否在最後降低冷量後，繼而再請求增加冷量。如果在前面的步驟149中已經認定該致冷器因未能執行如步驟182中所指出的最後命令從而是不合格的，則該致冷器將最後遭到排斥。在步驟184中，通過置變量NEXTDROP等於確定的致冷器數，確定第一臺致冷器繼續通過這些判斷步驟。
現在參見圖9A，詳細說明圖2中用以計算CAPRATIO的程序60。該程序從步驟186開始，緊接著前面程序的結尾，它用以選擇下一臺致冷器是增加一級壓縮還是減少一級壓縮。參見步驟186，它檢驗變量ERROR是否小於零。可以記得，該特定變量值是在步驟120中計算得到的，它反映了平均冷卻水供水溫度與冷卻水設定值之差。如果數值ERROR小於零，則以NEXTDROP標示的減少一級的下一臺致冷器，在步驟188中以變量NEXTCHLR存儲。另一方面，如果誤差大於或等於零，該程序在步驟190中以變量NEXTCHLR存儲增加一級的下一臺致冷器的標號NEXTADD。無論致冷器，或在步驟188或在步驟190中判定，然後，程序進入步驟192，並計算該指定致冷器的STAGSIZE。這對所確定致冷器增加或除去的給定壓縮級的冷卻冷量NEXTCHLR的基本計算，用NEXTCHLR被該致冷器的壓縮級數除。這一計算可以知道在步驟68中的致冷器已經讀出和貯存的冷卻冷量和壓縮級數，顯然，STAGSIZE將作為所選致冷器的每級壓縮的冷卻冷量值，用每級千瓦表示。
程序進入步驟194，計算用於確定致冷器的積分區間INT_LIM。注意，它是通過將前面計算得到的STAGSIZE值乘以因子4，再乘以數值RISE_KW並加上10後得出的。如前所述，在系統參數程序的步驟128中計算得出的數值RISE_KW，是冷卻水回流溫度與平均冷卻水供水溫度之差除以系統的當前冷量值。可見，該計算值是以每單位冷卻冷量的華氏溫度表示的。再參見步驟194，可見RISE_KW值乘以STAGSIZE值的乘積將產生每級華氏溫度。程序進入196，計算用於變量DEADBAND的值。該變量也是通過上述RISE_KW變量乘以STAGSIZE變量，並進一步乘以常數「0.4375」得出的。該計算得出的值表示稍小於對下一級所期望的冷卻效果的一半。
程序進入步驟198，並判斷前述186至196一連中步驟是否已第4次出現。如否，在步驟200中置CAPRATIO的值等於零。如為第4次，程序在步驟202中計算CAPRATIO的值，它是ERR_SUM的值除以INT_LIM的值。可以記得，該ERR_SUM是在系統參數計算程序的步驟130中計算得到的。它基本上是一種累積誤差計算，包括系統的當前計算誤差與誤差率值的和加上前面的ERR_SUM值，並用華氏溫度表示。如前所述，INT_LIM以每級華氏溫度表示。這意味著，變量CAPRATIO是華氏溫度除以每級華氏溫度的商，它得出「級」。該結果用級數表示，如果是正數，它表示應當增加的冷卻級，如果是負數，則表示應當減少的冷卻級。
在步驟202中計算得到的CAPRATIO值，或在步驟200中設定的零值因此將確定是否要增加或減少一級，除非出現若干限度條件之一。在步驟204和206，通過設置條件，任何時候出現「輕過載」條件時系統負載便很快減輕，在這方面，在步驟204中，如果ERROR小於-2乘以DEADBAND，以及ERR_RATE小於「-0.5」;或在步驟206中，如果ERROR小於-3乘以DEADBAND，以及ERR_RATE小於零，則或者在步驟208或者在步驟210置CAPRATIO等於「-1.1」。
每當出現「重負載」限度條件系統負載為穩態或增加，並超過由步驟214、216、218和220中參數所確定的設定點。這些參數範圍如下如果ERROR大於3乘以DEADBAND加2以及ERR_RATE大於「-0.1」且CUR_CAP等於零，則在步驟222中置CAPRATIO等於「1.1」。同樣，如果ERROR大於4乘以DEADBAND加2以及ERR_RATE大於「-0.1」且CUR_CAP大於零，則在步驟224中置CAPRTIO等於「1.1」。同樣，如果ERROR大於3乘以DEADBAND，且ERR_RATE大於「0.5」，CUR_CAP等於零，則在步驟226中置CAPRATIO等於「1.1」。最後，如果ERROR大於4乘以DEADBAND，且ERR_RATE大於「0.5」，CUR_CAP大於零，則在步驟228中置CAPRATIO等於「1.1」。
除了步驟204至210的「輕負載」限度以及步驟214至228的「重負載」以外，還存在一種「緩變」限度，每當系統負載接近於設定值及緩緩變化時，即檢驗該限度，以防止壓縮冷量的變化。該緩變限度條件是在步驟230和232中定義的。參見步驟230，如果ERROR的絕對值小於1加DEADBAND，ERROR小於DEADBAND，ERR_RATE的絕對值小於0.3，以及ERR_RATE大於或等於零，則在步驟234和236中，置CAPRATIO等於「0.0」，置ERR_SUM等於零。如果ERROR的絕對值小於1加DEADBAND，ERROR大於負的DEADBAND，ERR_RATE的絕對值小於「0.3」，以及ERR_RATE小於零，緩變限度則將作為步驟232的結果出現。在所有上述條件均滿足的情況下，在步驟238和240中置CAPRATIO等於零，ERR_SUM等於零。
可見在時間方面，CAPRATIO的值或者作為步驟200或202的計算結果，或者等於CAPRATIO因「輕負載限度」、「重負載限度」或「緩變限度」而設定的一個值。已得到的CAPRATIO值下一步將用於圖10所示的程序，以確定用於指定的致冷器的需用量變化是否必要。可以記得這是圖2中所用的程序62。
參見圖10中的步驟244，如果CAPRATIO的值大於或等於1，程序進入步驟246，並計算致冷器需用限量CHL_DLMNEXTADD，它適用於前面已定義為下一步增加一級壓縮的致冷器。可以記得，該致冷器標以圖8所示程序的步驟172中的變量NEXTADD。用於該標記致冷器的需用限量計算為等於該致冷器所用的百分比單位冷量UNITCAPNEXTADD加一個增量。對於所指定的致冷器，該增量定義為數字200除以壓縮級數NUM_STEPNEXTADD。選擇數字200是使比率「200/NUM_STEP」約為平均壓縮級百分數的兩倍。這是考慮到附加的最大潛能的冷卻級的情況。一旦計算好新的需用限量，程序進入步驟248，並啟動一個標明為CHGTIMER的變化定時器時鐘。現在，程序進入步驟250，它表示為圖10所示程序的結尾。步驟250將啟動任何需要的延時，以確定在圖10所示程序實際結束前所需消耗的足夠的時間值。最好有足夠的時間允許圖2所示的程序能按15秒執行一次。參見圖2，可見在執行圖10所示的程序62後，主程序返回到程序46，在此基礎上對正在運行的致冷器的數目進行新的計算。此後，主程序將在程序48詢問需用限量和控制值情況。參見圖5，它詳細描述了子程序48。由於CAPRATIO大於1，當遇到指定的致冷器增加一級時，將進入步驟104。在步驟246中計算過的，該致冷器的致冷器需用限量，下一步將寫入步驟96中的該致冷器的控制單元。從這一點來看，該致冷器控制單元已被授權實際增加給定致冷器裝置的壓縮冷量。此後，圖2所示的程序將檢驗子程序54，以判斷單位冷量實際上是否已發生變化。這是在圖7所示的步驟140中完成的，其中，為增加冷量、而指定的下一個致冷器的單位百分冷量被檢查，看它是否已增加了冷量。由於在步驟190中置變量NEXTCHLR等於NEXTADD，在步驟140中所檢查的致冷器將是在步驟96中增加了需用限量的同一致冷器。在變化定時器計時之前發生變化的情況下，主程序進入步驟142，以標示該致冷器是「最後增加」的，之後，在步驟144中重新設置參數ERR_SUM、CHL_DLMNEXTCHLR、CHG_TIMER以及CHNGPNDG。標示致冷器單元原先冷量的變量OLD-CAP在系統為增加壓縮級數而準備選擇下一個致冷器前，在程序58中，將適時修正。可見，圖2所示的程序將繼續增加所選致冷器的需用限量，直至在圖10所示的程序62中認為可以接受CAPRATIO的值，而無需在本系統的致冷器的需用限量方面有任何進一步的改變。
再參見圖10，在步驟252，如果CAPRATIO在任何時間都小於或等於-1，程序進入步驟254，並計算用於減少了一級壓縮的指定致冷器的需用限量。可見該需用限量是單位冷量UNITCAPNEXTDROP減去由常數50除以指定致冷器的壓縮機級數所得的商。常數50被選定後，比例「50/NUM_STEPNEXTDROP」則等於為總冷量的平均級數規格的百分值的一半百分數。可見，該計算確定了最小壓縮級數的百分值，這樣就只需減少一級。程序將從步驟254啟動變化的定時器時鐘，並然後執行在將計算所得的需用限量最終寫入所標定的致冷器前，步驟250的延時值在步驟96中作為被程序48中步驟102所觸發的結果。將由程序54的步驟152檢驗期望在指定致冷器的單位冷量的減少。單位冷量方面的變化將發生在變化定時器所分配的時間內，當然，它在步驟248中設定，並在步驟146中測量。如前所述，如果單位冷量在所分配的時間內變化，則在步驟154中被標定為最後減少一級的致冷器，並再次在步驟144中重新設置ERR_SUM、CHL_DLM、CHG_TIMER以及CHNGDNDG的值。圖2所示的程序將繼續選擇致冷器，並有選擇地減少需用限量，直至CAPRATIO位於圖10所示程序所要求的許可限量內。
可見，以上揭示了根據致冷器的歷史和系統的狀態，確定選擇用以增加或減少壓縮極的致冷器裝置的一個完整方法。系統的狀態可以從所計算的冷量比，CAPRATIO中得到反映。該計算得到的值包括考慮到某些定義為「輕負載條件」、「重負載條件」或「緩變條件」的限度條件。在CAPRATIO值超過預定限量的每一例子中，有選擇地改變需用限量，由此在系統中控制致冷機組增加或減去壓縮級。
進一步可見，以上僅描述了本發明的一個特定的實施例。本領域的熟練人員對此還可以方便地進行各種改變、變換和改進。儘管其中沒有進一步論述，但諸如此類的各種改變、變換和改進均視為本發明所揭示的一部分，並屬於本發明的範圍。因此，前面僅通過一個例子描述。本發明將由所附權利要求書及其相應的內容限定。
權利要求
1.一種用以在分立的致冷機組內有選擇地增加或減少壓縮級的方法，其中每臺致冷機組具有專用控制單元，用以常規地增加或減去壓縮級，其特徵在於，所述方法包括如下步驟按每臺相應的致冷機組的壓縮冷量限定一個需用限量，所述致冷機組可以由用於相應致冷機組的專用控制單元啟動；限定對分立致冷機組壓縮得到的冷卻劑的所測溫度與所需溫度之間的一個誤差；計算一個誤差率，並據此對壓縮得到的冷卻劑的所測溫度與所需溫度之間的限定誤差隨時間變化；所定義的對壓縮得到的冷卻劑的所測溫度與所需溫度之間的限定誤差以及計算得到的誤差率施加限量；以及響應於、對壓縮得到的冷卻劑的所測溫度與所需溫度之間的限定誤差以及計算得到的誤差率施加限量的步驟，改變至少一臺致冷機組的壓縮冷量的需用限量，所述用於相應致冷機組的專用控制單元由此改變相應致冷機組中的壓縮級數。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在至少一臺致冷機組的壓縮冷量改變需用限量的步驟進一步包括如下步驟響應於對所限定誤差以及計算得到的誤差率所施加的第一組限量，將需要增加壓縮容量的、指定致冷機組的需用限量增加至少一個壓縮級;以及響應於對所限定誤差以及計算得到的誤差率所施加的第二組限量，將需要減少壓縮容量的、指定致冷機組的需用限量減少至少一個壓縮級。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述施加的第一組限量檢測一個誤差，並計算按第一方向變化的誤差率，所述施加的第二組限量檢測一個誤差，並計算按與所述第一方向相反的第二方向變化的誤差率。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述增加指定致冷機組的需用限量的步驟包括指定將是下一個增加一級壓縮的致冷機組;對指定的致冷器計算一個新增加的需用限量;以及將所述新增加的需用限量傳送到所指定的致冷器的專用控制單元。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述指定將增加一級壓縮的致冷機組的步驟包括檢驗在一個預定的時期內，一臺致冷器先前在增加或減少一級壓縮時是否失敗過;以及在考慮為增加或減少一級壓縮而選用下一臺致冷機組時，刪除在預定周期內曾對增加或減少一級壓縮失敗過的致冷機組。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述將增加一級壓縮的致冷裝置的標定步驟進一步包括檢驗每臺致冷機組的運行狀態;檢驗每臺運行的致冷機組的有效壓縮冷量;以及檢驗一臺具有有效壓縮冷量的、正在運行的致冷器是否最後增加一級壓縮和最後減少一級壓縮，據此，在一個預定的時期內，具有有效壓縮冷量、不是最後增加和減少一級壓縮且在增加或減少一級壓縮指令上未失敗過的第一臺運行的致冷器，將被指定為下一臺增加一級壓縮的致冷機組。
7.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述增加指定致冷器的需用限量的步驟包括獲得當前用於所指定的致冷機組的壓縮冷量值;以及將計算得到的、指定致冷機組的壓縮冷量值加到當前用於所指定的致冷機組的壓縮冷量值，以限定用於指定致冷機組的一個新增加的需用限量。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述計算用於指定致冷器的新增加的需用限量的步驟進一步包括計算加到當前用於指定致冷機組的壓縮冷量的一個壓縮冷量值，所計算得到的量足以包括由該致冷機組最大壓縮級所代表的壓縮冷量值。
9.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述減少指定致冷機組的需用限量的步驟包括指定將是下一個減少一級壓縮的致冷機組;計算用於指定致冷器的一個新減少的需用限量;以及將所述新減少的需用限量送到指定致冷器的專用控制單元。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述指定將減少一級壓縮的致冷機組的步驟包括檢查致冷機組，其先前在預定周期內，對增加或減少一級壓縮是否失敗過;以及在考慮作為下一臺致冷機組，從增加或減少一級壓縮時，刪除在預定期內，對增加或減少一級壓縮，先前曾失敗過的致冷機組。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述指定將減少一級壓縮的致冷機組的步驟進一步包括檢驗每臺致冷機組的運行狀態;檢驗每臺運行的致冷機組的有效壓縮冷量;以及檢驗一臺具有有效壓縮冷量的，運行中的致冷器是否最後增加一級壓縮和最後減少一級壓縮，據此，不是最後增加和減少一級壓縮的，並在給定的周期內，對增加或減少一級壓縮沒失敗過的、具有有效壓縮冷量的第一個運行中的致冷器即被指定為下一臺為減少一級壓縮的致冷器。
12.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述減少指定致冷器的需用限量的步驟包括獲得當前用於所指定的致冷機組的壓縮冷量值，以及從當前用於所指定致冷機組的壓縮冷量值中減去所指定致冷機組的壓縮冷量的計算值，以為所指定致冷機組確定一個新的減小的需用限量。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述減少指定致冷器的需用限量的步驟進一步包括從指定致冷機組的正在使用的壓縮冷量中減得的一個壓縮冷量的計算值，所計算得到的量足以包括用於該致冷機組的最小壓縮級。
14.如權利要求1所述的方法，其特徵在於進一步包括檢驗在一個預定的時期內，在一臺致冷機組中是否已發生了實際的壓縮冷量變化，所述致冷機組具有適合已變化的壓縮冷量的需用限量。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於進一步包括標定致冷機組，此機組具有對已變化壓縮冷量的需用限量，當需用限量使壓縮冷量在預定的周期內增大時，則作為最後去加，或當需用限量使壓縮冷量在給定周期內減小時，則作為最後去減。
16.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述檢驗在一個預定的時期內，在一臺具有適合已變化的壓縮冷量的需用限量的致冷機組中，是否已發生了實際的壓縮冷量變化的步驟包括指定一致冷機組，它至少要作為下次選擇時的不合格機組，此機組必須接受在需用限量範圍內的變化，在致冷機組被檢時，其變化沒有使得有效壓縮冷量，在給定的周期內變到預定值。
17.如權利要求1所述的方法，其特徵在於進一步包括在求誤差比率中確定一慢變化的各受影響限量的一個設定值和對限定誤差的絕對值有影響的一確定限量，在對這二者的響應中確保影響壓縮冷量的需用限定值不變，而限定誤差的絕對值實際上低於對限定誤差有影響的各受影響限量的絕對值，此限定誤差向至少在一臺致冷機組的需用限量的變化而觸發了前述過程。
18.如權利要求1所述的方法，其特徵在於包括計算一個誤差總量，所述誤差總量是限定誤差和誤差率的一個函數;計算一個在一致冷機組中的，由一級壓縮造成的溫度基值，此致冷機組是已被選定的，計算由計算得到的誤差總量除以由計算得到的溫度基值之比;其中前述的對至少一臺致冷機組的壓縮冷量有影響的需用限量的變化步驟，對所計算比率的預定值以及對限定誤差和所計算的誤差率有影響的各受影響限量有關連。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述計算在一臺已被選擇的致冷機組中，由一級壓縮所產生的一個溫度基值的步驟包括計算系統中當前有效的壓縮機冷量的每單位溫度的變化，計算已被選擇的致冷機組中壓縮級的壓縮機冷量;以及將計算得到的當前壓縮機冷量的每單位溫度變化乘以所計算的壓縮機冷量。
全文摘要
本發明揭示了能監控各分立致冷機組的某些參數的系統和方法，該致冷機組各具分立的專用控制器。監控是通過使各限量對壓縮量的影響完成的，而壓縮量可以被各分立的專用控制單元所要求，當與所有有效致冷機組的集中致冷量有關的某些參數超過或低於可接受值時，這些限量便被有選擇的改變。
文檔編號F25B1/00GK1097503SQ9410604
公開日1995年1月18日 申請日期1994年5月7日 優先權日1993年5月7日
發明者保羅·J·達夫, 凱特·G·米夏埃爾森 申請人:運載器有限公司